УМЕНЬШЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СЦИНТИЛЛЯЦИИ В ГЕОГРАФИЧЕСКИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СПУТНИКОВЫХ УЗЛАХ ДОСТУПА Российский патент 2021 года по МПК H04B7/185 

Область изобретения

Варианты осуществления по существу относятся к спутниковой связи, и в частности к уменьшению влияния сцинтилляции в спутниковых системах связи, имеющих географически распределенные узлы доступа.

Предпосылки создания изобретения

Спутниковая система связи, как правило, включает в себя спутник (или множество спутников), обеспечивающий соединение между пользовательскими терминалами и межсетевыми терминалами, расположенными в зонах покрытия, освещенных лучами спутника. Межсетевые терминалы могут обеспечивать взаимодействие с другими сетями, такими как Интернет или коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Продолжение удовлетворения постоянно растущих требований потребителей к данным может включать в себя разработку спутниковых систем связи с более высокой пропускной способностью, большей надежностью и большей гибкостью. Например, перебои в работе шлюза, погодные условия, изменение спроса со временем и другие условия могут повлиять на преобразование доступных спутниковых ресурсов в предоставление коммуникационных услуг с течением времени. Соответственно, фиксированные конфигурации спутников (например, фиксированное распределение ресурсов по лучам, фиксированная связь между шлюзами и обслуживаемыми ими пользовательскими лучами, фиксированные пути прохождения сигнала через спутник и т.п.) могут, как правило, способствовать неэффективному или иначе неоптимальному использованию доступного спектра и других ресурсов спутника. В некоторых спутниковых системах связи пытаются решить некоторые из этих вопросов с помощью множества спутниковых узлов доступа (например, межсетевых терминалов), географически распределенных по зоне покрытия спутника. Однако со временем надежность таких конфигураций может быть подвержена влиянию различных атмосферных условий, таких как сцинтилляция.

Краткое описание изобретения

Среди прочего описаны системы и способы уменьшения влияния сцинтилляции в спутниковых системах связи с географически распределенными узлами доступа. Некоторые варианты осуществления работают в контексте спутника с прозрачным ретранслятором, который освещает зоны покрытия пользователя и шлюза с помощью узких лучей. Формирование луча может быть использовано вместе со скоординированной, синхронизированной по фазе связью между распределенными узлами доступа для генерации сигналов, которые когерентно объединяются посредством спутника с формированием желаемых узких лучей. Сцинтилляция и/или другие неоднородности в атмосфере могут нарушать поддержание фазовой синхронизации в узлах доступа. Следовательно, варианты осуществления могут контролировать эффективность отслеживания фазы в узлах доступа для обнаружения недостаточности стабильности фазы в по меньшей мере одном из узлов доступа. В ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы в вариантах осуществления можно блокировать передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи с помощью по меньшей мере этого узла доступа.

Краткое описание графических материалов

Настоящее изобретение описано в сочетании с прилагаемыми фигурами.

На фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления спутниковой системы связи в соответствии с различными вариантами осуществления;

на фиг. 2 показана блок-схема части сетевой среды наземного сегмента, имеющей иллюстративный спутниковый узел доступа (SAN), который обменивается данными с антенной шлюза и распределительной сетью, в соответствии с различными вариантами осуществления;

на фиг. 3 показана блок-схема другой части сети наземного сегмента, имеющей иллюстративный узел наземной сети, который обменивается данными с множеством SAN и формирователем луча, в соответствии с различными вариантами осуществления; и

на фиг. 4 показана блок-схема иллюстративного способа управления ошибкой синхронизации в спутниковой системе связи с формированием луча в соответствии с различными вариантами осуществления.

На прилагаемых фигурах аналогичные компоненты и/или элементы могут иметь одинаковые ссылочные обозначения. Кроме того, различные компоненты одного и того же типа можно различать с помощью эталонного обозначения со вторым обозначением, которое отличается от аналогичных компонентов. Если в спецификации используют только первое ссылочное обозначение, описание применимо к любому из аналогичных компонентов, имеющих одно и то же ссылочное обозначение, независимо от второго ссылочного обозначения.

Подробное описание

В представленном ниже описании множество конкретных деталей приведено для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако простому специалисту в данной области техники будет понятно, что изобретение может быть реализовано без этих конкретных деталей. В некоторых случаях схемы, структуры и методики не были подробно описаны во избежание затруднения понимания настоящего изобретения.

На фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления спутниковой системы 100 связи в соответствии с различными вариантами осуществления. Спутниковая система 100 связи включает в себя сеть 150 наземного сегмента, которая обменивается данными с множеством пользовательских терминалов 110 посредством космического сегмента. Космический сегмент может включать в себя один или более спутников 105, например геостационарный (GEO) спутник с прозрачным ретранслятором. Сеть 150 наземного сегмента может включать в себя любое подходящее количество спутниковых узлов 165 доступа (SAN) (например, межсетевые терминалы), осуществляющих обмен данными со спутником (-ами) 105. В некоторых вариантах осуществления обмен данными со спутником ведется на несущих частотах свыше 20 гигагерц. Например, прямые сигналы данных восходящей линии связи могут быть переданы на спутник с использованием несущей частоты по меньшей мере 25 гигагерц.

В настоящем документе термин «земля» используют для по существу обозначения частей сети, не входящих в «космическое пространство». Например, терминалы наземной сети могут включать в себя терминалы для мобильных самолетов и т.п. Несмотря на реализацию пользовательских терминалов 110, как правило, в виде наземных терминалов спутниковой системы 100 связи их рассматривают отдельно для ясности. Хотя это и не показано, каждый пользовательский терминал 110 может быть подключен к различному абонентскому оборудованию (CPE), такому как компьютеры, локальные сети (например, включая концентратор или маршрутизатор), устройства для доступа к интернету, беспроводные сети и т.п. В некоторых вариантах реализации пользовательские терминалы 110 включают в себя стационарные и мобильные пользовательские терминалы 110.

В сети 150 наземного сегмента SAN 165 также могут обмениваться данными с распределительной сетью 175. Распределительная сеть 175 по существу включает в себя любые подходящие узлы 170 наземной сети, такие как узлы маршрутизации, опорные узлы, центры управления сетью (NOC), командные центры спутников и межсетевых терминалов. Узлы 170 наземной сети распределительной сети 175 могут обеспечивать связь с одной или более дополнительными сетями, такими как Интернет 180 или любым другим подходящим типом сетевых инфраструктур, таких как IP-сеть, интрасеть, глобальная сеть (WAN), локальная сеть (LAN), виртуальная частная сеть (VPN), коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), наземная сеть мобильной связи общего пользования и т.п. Сетевые инфраструктуры могут включать в себя различные типы соединений, например проводные, беспроводные, оптические или другие типы соединений. Сетевые инфраструктуры могут также связывать компоненты сети 150 наземного сегмента (например, узлы 170 наземной сети) друг с другом и/или с другими сетями 150 наземного сегмента (например, при обмене данными с другими спутниками).

SAN 165 спутниковой системы 100 связи географически распределены. В некоторых вариантах осуществления распределенные SAN 165 обеспечивают наземное формирование луча. Например, сеть 150 наземного сегмента может включать в себя наземный формирователь 172 (например формирователь луча прямого канала и/или формирователь луча обратного канала), который может быть реализован как один из узлов 170 наземной сети, осуществляющий обмен данными с одним или более узлов 170 наземной сети, или любым другим подходящим способом. Формирователь 172 луча может динамически присваивать весовые коэффициенты сигналам, связанным с распределенными SAN 165. SAN 165 могут передавать сигналы с присвоенными весовыми коэффициентами формирования луча на спутник 105 скоординированным, синхронизированным по фазе образом с обеспечением когерентного объединения сигналов с формированием пользовательских и/или шлюзовых лучей. Некоторые такие варианты осуществления могут обеспечивать сквозное формирование луча путем применения весовых коэффициентов луча, которые учитывают сквозные характеристики линий связи шлюз-спутник, полезной нагрузки спутника и линий связи спутник-пользователь. Примеры некоторых подходов сквозного формирования луча описаны в патентной публикации РСТ № WO/2016/195813, озаглавленной «End-to-end beamforming systems and satellites».

Во время работы спутниковой системы 100 связи на пути распространения электромагнитных сигналов могут возникать различные неоднородности. Такие неоднородности могут приводить к изменениям фазы и/или амплитуды сигналов, проходящих через эти неоднородности. Например, при прохождении радиочастотного сигнала (например, спутникового сигнала) через область ионосферы с небольшой неоднородностью электронной плотности сигнал может испытывать рассеяние и флуктуации показателя лучепреломления, что может вызывать изменение фазы плоской волны. Аналогичным образом могут возникать неоднородности показателя преломления атмосферы (например, вследствие изменения давления/плотности, температуры и других изменений). Сцинтилляция может происходить даже в электромагнитных волнах, распространяющихся между планетами, вследствие изменения электронной плотности солнечного ветра. Колебания фазы и/или амплитуды, возникающие в результате неоднородностей вдоль траектории распространения электромагнитных волн, по существу называют «сцинтилляцией». Представление одной такой неоднородности проиллюстрировано в виде облака 130, из-за которого теоретически возможно изменение фазы и/или амплитуды сигналов, переданных между спутником 105 и SAN 165n. Такие неоднородности, как правило, имеют относительную локализацию, из-за чего они обычно оказывают влияние только на осуществление связи с подмножеством SAN 165 (например, как показано, неоднородность атмосферы, показанная в виде облака 130, может влиять только на связь с SAN 165n).

Линии связи, идущие в направлении от одного или более SAN 165, в настоящем документе называются «прямой» связью или «прямыми линиями связи», а линии связи, идущие в направлении к одному или более SAN (например, от пользовательских терминалов 110), в настоящем документе называются «обратной связью» или «обратными линиями связи». Линии связи с земли (например, от SAN 165 и пользовательских терминалов 110) в направлении космоса (например, на спутник 105) в настоящем документе называются «восходящими линиями связи», а линии связи, идущие на землю из космоса, в настоящем документе называются «нисходящими линиями связи». SAN 165 могут обмениваться данными со спутником 105 по каналу 172 восходящей линии связи посредством одной или более антенн 145 шлюза и могут принимать сообщения от спутника 105 по обратному каналу 174 нисходящей линия связи посредством одной или более антенны 145 шлюза; пользовательские терминалы 110 могут передавать сообщения на спутник 105 через обратный канал 178 восходящей линии связи посредством пользовательских антенн 115 и могут принимать сообщения от спутника 105 через прямой канал 176 нисходящей линия связи посредством пользовательских антенн 115. Как правило, сцинтилляция и другие аналогичные проблемы могут влиять на любую радиочастотную связь между землей и космосом. Сцинтилляция, как правило, проявляется сильнее на более высоких частотах и может особенно затрагивать системы, работающие на частотах Ka-диапазона или на более высоких частотах (например, V-диапазона). Приведенное в настоящем документе описание сфокусировано на влиянии таких проблем на связь между SAN 165 и спутником 105; т. е. на связь, осуществляемую через прямые каналы 172 восходящей линии связи и/или обратные каналы 174 нисходящей линии связи.

Некоторые варианты осуществления спутниковых систем 100 связи с формированием луча основаны на поддержании фазовой синхронизации между распределенными SAN 165. Как описано в настоящем документе, различные контуры отслеживания фазы и другие способы синхронизации могут быть использованы для обеспечения достижения сигналами спутника 105 в желаемых соотношениях по фазе. Например, благодаря взаимной фазовой синхронизации между SAN 165 может произойти когерентное объединение сигналов восходящей линии связи на спутнике 105. Однако такие способы могут быть не в состоянии поддерживать когерентность фаз между SAN 165 в присутствии сцинтилляции или в других условиях окружающей среды. Например, когда сцинтилляция вызывает слишком быстрые или слишком большие изменения по фазе, контуры отслеживания фазы могут оказаться не способными поддерживать фазовую синхронизацию. Потеря фазовой когерентности между SAN 165 может привести к прекращению когерентного объединения сигналов на спутнике 105, что ухудшит формирование луча спутниковой системой 100 связи.

Например, неоднородность атмосферы, показанная в виде облака 130, влияет на связь с SAN 165n. В таком случае отдельный сигнал, передаваемый SAN 165, вероятно, поступает на спутник с неверной фазой и без обеспечения ожидаемого вклада отдельного сигнала в процесс формирования луча спутниковой системы 100 связи. Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, при обнаружении такой потери стабильности фазы могут активно свести к минимуму или исключить вклад отдельного сигнала в формирование луча. Например, способы, описанные в настоящем документе, могут заблокировать обмен данными с SAN 165n путем прекращения связи SAN 165n со спутником 105 (например, прекращая передачу сигналов данных восходящей линии связи от этого SAN 165n), путем уменьшения присваивания весовых коэффициентов формирования луча затронутых сигналов (например, до меньшего, незначительного или нулевого весового коэффициента луча) и/или другими способами.

В определение возможности блокировки и способа блокировки обмена данными с одним или более затронутых негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 могут быть включены различные соображения. Например, в то время как удаление сигналов, вносящих отрицательный вклад, может оказывать положительное влияние на формирование луча, заметное уменьшение числа участвующих распределенных SAN 165 может оказывать негативное влияние на формирование луча (например, технологии наземного формирования луча могут быть улучшены при большем количестве участвующих распределенных наземных терминалов). Соответственно, определение необходимого времени блокировки обмена данными с конкретным SAN 165, может включать определение времени преимущественного удаления сигналов, затронутых влиянием неоднородностей атмосферы, с перевесом затрат, связанных с уменьшением количества SAN 165, участвующих в формировании луча. Аналогичным образом после определения необходимости блокировки обмена данными для одного или более затронутого негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 в некоторых вариантах осуществления при желании можно использовать различные способы для возобновления обмена данными с этими SAN 165. В одном таком варианте реализации блокировка обмена данными по восходящей линии связи затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN 165n происходит только в течение предварительно заданного промежутка времени, и обмен данными может автоматически возобновляться по истечении заданного времени (например, после этого, если неоднородность атмосферы сохраняется, обмен данными с затронутым (-ыми) негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 может быть повторно заблокирован). В другом таком варианте реализации возможно обнаружение (например, периодическое), затрагивает ли все еще неоднородность атмосферы ранее затронутую негативным воздействием сцинтилляции группу SAN 165. Например, несмотря на блокировку обмена данными по восходящей линии связи и/или нисходящей линии связи, в которых задействован затронутый негативным воздействием сцинтилляции SAN 165, затронутый (-ые) негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 все еще может (могут) быть задействован (-ы) в контуре обратной связи, из которой он (они) может (могут) определить свою стабильность фазы в качестве прокси для определения, влияет ли на него (них) неоднородность атмосферы.

На фиг. 2 показана блок-схема части сетевой среды 200 наземного сегмента, имеющей иллюстративный спутниковый узел доступа (SAN) 165, который обменивается данными с антенной 145 шлюза и распределительной сетью 175, в соответствии с различными вариантами осуществления. SAN 165 может включать в себя подсистему 230 приемопередатчика, подсистему 210 отслеживания фазы и подсистему 250 преобразования сигналов. Варианты осуществления подсистемы 230 приемопередатчика связаны с антенной 145 шлюза для обеспечения связи с одним или более спутниками. Варианты осуществления подсистемы 230 приемопередатчика могут передавать, например, трафик прямой линии связи и обратной линии связи, предназначенный, например, для одного или более пользовательских терминалов и/или исходящий от них. Как показано на фигуре, трафик прямой линии связи может быть передан с помощью передатчика 234 сигнала прямой линии связи, а трафик обратной линии связи может быть принят посредством приемника 238 сигналов обратной линии связи. Некоторые реализации подсистемы 230 приемопередатчика также включают в себя передатчик 232 контура обратной связи и приемник 236 контура обратной связи. В некоторых вариантах реализации передатчик 232 контура обратной связи может передавать сигнал контура обратной связи на спутник с прозрачным ретранслятором, при этом спутник может ретранслировать сигнал контура обратной связи, а SAN 165 может принимать ретранслированный сигнал контура обратной связи посредством приемника 236 контура обратной связи. Некоторые варианты реализации не включают в себя отдельный передатчик 232 контура обратной связи и приемник 236 контура обратной связи; вместо этого передают сигнал обратной связи с помощью передатчика 234 сигналов прямой линии связи и принимают с помощью приемника 238 сигналов обратной линии связи. Например, сигналы обратной связи могут представлять собой сигналы, модулированные псевдо-шумовой (PN) последовательностью, находящиеся в той же полосе частот, что и сигналы, сформированные в виде лучей, а PN-модуляция может обеспечивать широкополосную обработку, что позволяет избежать мешающего действия сигналов радиомаяка на сигналы, сформированные в виде лучей. PN-модуляция также может предоставлять информацию о синхронизации (например, для обеспечения символьной синхронизации между SAN 165).

Варианты осуществления подсистемы 210 отслеживания фазы реализуют контур отслеживания фазы, который стремится поддерживать стабильное отслеживание между опорной фазой и фазой сигналов спутниковой связи для задействованного SAN 165. В некоторых вариантах осуществления подсистема 210 отслеживания фазы включает в себя порт 211 опорной фазы для приема опорного фазового сигнала, порт 212 контура обратной связи, соединенный с подсистемой 230 приемопередатчика (например, с приемником 236 контура обратной связи) для приема сигнала контура обратной связи, полученного SAN 165 от спутника, и порт 213 контроля для вывода сигнала стабильности отслеживания фазы. Варианты осуществления сигнала стабильности отслеживания фазы указывают на текущее постоянство фазы в контуре отслеживания SAN 165 в соответствии с отслеживанием опорного фазового сигнала, принятого на порту 211 опорной фазы, и сигнала контура обратной связи, принятого на порту 212 контура обратной связи.

Опорный фазовый сигнал может быть сгенерирован различными способами. В некоторых вариантах реализации информация об опорной фазе может быть получена из сигнала синхронизации радиомаяка спутника. Например, подсистема 230 приемопередатчика может включать в себя приемник 240 сигналов радиомаяка, который принимает сигнал синхронизации радиомаяка от передатчика сигнала радиомаяка на спутнике, а генератор 215 опорного фазового сигнала может быть соединен с портом 211 опорного фазового сигнала. В одном варианте реализации нет отдельного приемника 240 сигнала радиомаяка, а приемник 238 сигналов обратной линии связи может принимать сигнал синхронизации радиомаяка (например, сигнал синхронизации радиомаяка выполнен с возможностью простого анализа принятого трафика обратной линии связи). В других вариантах реализации приемник 240 сигнала радиомаяка может принимать сигнал ведущего радиомаяка, генерируемый другим компонентом наземной сети, например, с помощью другого SAN 165 (например, который предварительно назначен как ведущий по фазе некоторым или всем SAN 165). Например, сигнал ведущего радиомаяка может быть передан ведущим SAN 165 на спутник, ретранслирован спутником обратно на один или более других SAN 165 и принят другим (-ими) SAN 165 посредством соответствующего (-их) приемника (-ов) 240 сигнала радиомаяка.

Варианты осуществления подсистемы 210 отслеживания фазы направлены на поддержание стабильности фазы между опорной фазой и фазой сигналов обмена сообщениями SAN 165 со спутником. В некоторых вариантах реализации SAN 165 включает в себя генератор 215 опорного фазового сигнала, который генерирует данные 216 фазовой синхронизации внутри SAN 165. Например, генератор 215 опорного фазового сигнала может включать в себя локальный осциллятор и т.п. Варианты осуществления подсистемы 210 отслеживания фазы могут передавать данные 214 регулирования фазы в генератор 215 опорного фазового сигнала, например, для корректировки данных 216 фазовой синхронизации, таким образом корректируя фазу сигнала контура обратной связи, переданного передатчиком 232 контура обратной связи, для приведения ретранслированного сигнала контура обратной связи, принятого приемником 236 контура обратной связи, в соответствие с сигналом синхронизации радиомаяка, принятым приемником 240 сигнала радиомаяка.

В некоторых вариантах осуществления генератор 215 опорного фазового сигнала соединен с генератором 220 контура обратной связи, который генерирует сигнал контура обратной связи в зависимости от данных 216 фазовой синхронизации, формируемых на выходе генератора 215 опорного фазового сигнала. Выход генератора 220 контура обратной связи может быть соединен с передатчиком 232 контура обратной связи для передачи сгенерированного сигнала контура обратной связи на спутник. В некоторых вариантах осуществления генератор 220 контура обратной связи может выводить данные 222 тактовой синхронизации (например, для синхронизации по времени в SAN 165 при осуществлении связи). Например, варианты осуществления подсистемы 210 отслеживания фазы могут передавать данные 218 корректировки по времени в генератор 220 контура обратной связи для корректировки данных 222 тактовой синхронизации (например, для корректировки синхронизации сигнала контура обратной связи, переданного передатчиком 232 контура обратной связи), тем самым корректируя синхронизацию ретранслированного сигнала контура обратной связи, принятого приемником 236 контура обратной связи, для приведения в соответствие с сигналом радиомаяка, принятым приемником 240 сигнала радиомаяка.

Варианты осуществления подсистемы 250 преобразования сигналов соединены с подсистемой 230 приемопередатчика и подсистемой 210 отслеживания фазы. Подсистема 250 преобразования сигналов может принимать трафик прямой линии связи от одного или более узлов 170 наземной сети распределительной сети 175 и может передавать трафик обратной линии связи на один или более узлов 170 наземной сети распределительной сети 175. В некоторых вариантах осуществления подсистема 250 преобразования сигналов включает в себя входной порт 252 прямой линии связи, соединенный с формирователем луча (например, через один или более узлов распределительной сети 175) для приема сигналов 254 данных прямой линии связи, генерируемых в соответствии с динамически вычисляемыми весовыми коэффициентами формирования луча. Как описано выше со ссылкой на фиг. 1, SAN 165 может быть реализован в виде одного из множества географически распределенных SAN 165, работающих во взаимно синхронизированном по фазе режиме для осуществления наземного формирования луча. Соответственно, варианты осуществления подсистемы 250 преобразования сигналов могут стремиться выводить полученные и сформированные в луч сигналы 254 данных прямой линии связи в подсистему 230 приемопередатчика с обеспечением передачи сигналов 254 данных прямой линии связи на спутник с помощью подсистемы 230 приемопередатчика во взаимно синхронизированном по фазе режиме. Реализация взаимной фазовой синхронизации с помощью подсистемы 250 преобразования сигналов может быть основана на стабильности фазы, поддерживаемой подсистемой 210 отслеживания фазы. Соответственно, варианты осуществления подсистемы 230 приемопередатчика могут принимать данные 216 фазовой синхронизации (например, в виде выходных данных от генератора 215 опорного фазового сигнала), а подсистема 250 преобразования сигналов может использовать данные 216 фазовой синхронизации для генерирования взаимно синхронизированных по фазе прямых сигналов данных восходящей линии связи. В некоторых вариантах реализации множество SAN 165 дополнительно синхронизированы по времени. В таких вариантах реализации подсистема 250 преобразования сигналов может принимать данные 222 тактовой синхронизации (например, в виде выходных сигналов от генератора 220 контура обратной связи), а подсистема 250 преобразования сигналов может использовать данные 222 тактовой синхронизации для взаимной синхронизации по времени прямых сигналов данных восходящей линии связи.

Как описано выше, достаточно сильная сцинтилляция может ухудшать способность подсистемы 210 отслеживания фазы поддерживать стабильность фазы. Например, если SAN 165 осуществляет связь с геостационарным (GEO) спутником, между передачей сигнала обратной связи и получением ретранслированного сигнала обратной связи проходит приблизительно четверть секунды при прохождении сигнала туда и обратно. Такая задержка может ограничивать способность контура отслеживания фазы обрабатывать высокую скорость изменения фазы (например, как это может произойти при сцинтилляции), а изменения фазы, возникающие со скоростью за пределами полосы слежения контура отслеживания фазы, могут не быть устранены контуром отслеживания фазы. В таких случаях абсолютная фазовая ошибка и усредненная по времени или отфильтрованная фазовая ошибка могут быть большими. С помощью вариантов осуществления можно обнаруживать недостаточность стабильности фазы (т. е. неспособность подсистемы 210 отслеживания фазы поддерживать достаточную стабильность фазы для взаимной фазовой синхронизации прямых сигналов данных восходящей линии связи) и можно препятствовать передаче прямых сигналов данных восходящей линии связи соответственно. Как проиллюстрировано, варианты осуществления SAN 165 включают в себя детектор 245 фазовой ошибки, соединенный с подсистемой 210 отслеживания фазы, для приема сигнала 244 стабильности фазы. Сигнал 244 стабильности фазы указывает на текущую фазовую стабильность контура отслеживания, поддерживаемую подсистемой 210 отслеживания фазы (т. е. между опорным фазовым сигналом, принятым на порту 211 опорной фазы, и сигналом контура обратной связи, принятым на порту 212 контура обратной связи). Детектор 245 фазовой ошибки также включает в себя триггерный порт 247 для вывода сигнала 246 блокировки в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы в соответствии с сигналом 244 стабильности фазы. Варианты осуществления подсистемы 250 преобразования сигналов могут включать в себя схему 255 блокировки, соединенную с триггерным портом 247, для автономного прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на сигнал 246 блокировки.

Сигнал 244 стабильности фазы может быть сгенерирован различными способами с помощью подсистемы 210 отслеживания фазы. В некоторых вариантах осуществления сигнал 244 стабильности фазы генерирует подсистема 210 отслеживания фазы в зависимости от состояния захвата контура отслеживания фазы. Например, подсистема 210 отслеживания фазы может контролировать контур отслеживания фазы для определения, находится ли контур в состоянии захвата или нет и обнаружена ли недостаточность стабильности фазы в ответ на состояние захвата, указывающее на отсутствие захвата в контуре отслеживания фазы. В некоторых вариантах осуществления подсистема 210 отслеживания фазы включает в себя схему фазовой автоподстройки (ФАП), которая принимает в качестве входных сигналов опорный фазовый сигнал и ретранслированный сигнал контура обратной связи. ФАП может быть выполнена с возможностью получения выходного сигнала, который надежно указывает, находится ли ФАП в состоянии захвата. В одном варианте реализации ФАП выводит напряжение ошибки, которое представляет собой функцию стабильности фазы с обеспечением генерации установившегося напряжения ошибки при поддержании стабильности фазы (т. е. когда ФАП находится в состоянии захвата). Например, детектор 245 фазовой ошибки может генерировать сигнал 246 блокировки в ответ на обнаружение отклонения напряжения ошибки от установившегося состояния на определенную величину.

В других вариантах осуществления подсистема 210 отслеживания фазы генерирует сигнал 244 стабильности фазы в зависимости от измерения фазовой ошибки в контуре отслеживания фазы (например, разности фаз ретранслированного сигнала контура обратной связи и опорного фазового сигнала). В альтернативном варианте осуществления варианты осуществления могут оценивать отклонение ошибки слежения в контуре контура отслеживания фазы. Например, по мере фазового отклонения ретранслированного сигнал контура обратной связи от опорного фазового сигнала можно контролировать ошибку слежения в контуре (например, напряжение ошибки, генерируемое подсистемой 210 отслеживания фазы); а сигнал 244 стабильности фазы может указывать на ошибку слежения в контуре или на меру отклонения этой ошибки слежения с течением времени. Измеренная фазовая ошибка (или отклонение ошибки слежения контура), превышающая предварительно определенный уровень допуска (например, допуск на напряжение ошибки), может указывать на недостаточность стабильности фазы. Например, детектор 245 фазовой ошибки может генерировать сигнал 246 блокировки в ответ на обнаружение превышения предварительно определенного уровня допуска измеренной фазовой ошибкой или отклонением ошибки слежения контура.

В других вариантах осуществления подсистема 210 отслеживания фазы выполнена с возможностью вывода указания качества слежения в контуре в качестве сигнала 244 стабильности фазы. Некоторые реализации могут эффективно измерять качество слежения в контуре как результат измерения фазовой ошибки или отклонения ошибки слежения в контуре. Например, увеличение отклонения фазовой ошибки или отклонения ошибки слежения в контуре может указывать на снижение качества слежения в контуре. Соответственно, в таких вариантах осуществления недостаточность стабильности фазы может быть обнаружена в ответ на то, что качество слежения в контуре находится ниже предварительно определенного порогового значения. В одном варианте реализации компаратор сравнивает периодические выборки напряжения ошибки с течением времени с пороговым уровнем напряжения, а выход компаратора соединяют со схемой счетчика. Схема счетчика подсчитывает количество превышений дискретизированным напряжением ошибки порогового уровня напряжения в окне выборки и выводит разницу между подсчитанной величиной и предварительно определенным максимальным пороговым значением. Например, с более высоким уровнем подсчитанной величины получают меньшую разницу, тем самым указывая на более низкое качество слежения в контуре. В таком варианте реализации детектор 245 фазовой ошибки может генерировать сигнал 246 блокировки в ответ на обнаружение падения выхода счетчика ниже определенного уровня.

Различные варианты осуществления подсистемы 250 преобразования сигналов могут блокировать передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи различными способами. В некоторых вариантах осуществления схема 255 блокировки принимает сигнал 246 блокировки от детектора 245 фазовой ошибки и автономно прекращает передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи. Некоторые такие варианты осуществления полностью автономны, что позволяет остальной части сети продолжать работать без ведома о блокировке передач узлом SAN 165. Например, формирователь луча или другие компоненты наземной сети могут обнаруживать прекращение передачи узлом SAN 165 прямых сигналов данных восходящей линии связи и могут прекращать генерирование сигналов для этого SAN 165, могут корректировать весовые коэффициенты формирования луча для уменьшения или предотвращения вклада SAN 165 в формирование луча, и/или иным образом реагировать на обнаружение. В других таких вариантах осуществления подсистема 250 преобразования сигналов (или любой подходящий компонент в SAN 165) может информировать узлы распределительной сети 175 о прекращении передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи с обеспечением возможности прекращения генерирования сетью сигналов для этого SAN 165. Например, некоторые реализации могут обеспечивать достаточное преимущество для формирования луча путем удаления затронутых сигналов из спутниковой восходящей линии связи; в то время как другие реализации могут обеспечивать дополнительное преимущество для формирования луча за счет устранения затронутого негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 из вычислений планирования и формирования луча.

В других вариантах осуществления блокировка включает в себя дополнительное задействование одного или более узлов распределительной сети 175 или обмен данными с ней. В таких вариантах осуществления SAN 165 передает сигнал 244 стабильности фазы на узел 170 наземной сети в распределительную сеть 175 или через нее, а узел 170 наземной сети может выполнять определение блокировки (например, узел 170 наземной сети может определять в соответствии с сигналом 244 стабильности фазы наличие недостаточности стабильности фазы). Например, детектор 245 фазовой ошибки может быть реализован в узле 170 наземной сети, а не в каждом SAN 165. В некоторых таких вариантах осуществления SAN 165 (например, схема 255 блокировки подсистемы 250 преобразования сигналов) может принимать сигнал 246 блокировки от распределительной сети 175 и в ответ на него может автономно прекращать передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи. В других подобных вариантах осуществления сигнал 244 стабильности фазы используют (непосредственно формирователем луча или другим узлом 170 наземной сети для управления формирователем луча) для корректировки весовых коэффициентов формирования луча в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы. Например, формирователь луча может динамически изменять весовые коэффициенты формирования луча для устранения вкладов в формирование луча затронутых прямых сигналов данных восходящей линии связи от SAN 165 в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы. Подобным же образом формирователь луча может корректировать весовые коэффициенты формирования луча для устранения вкладов затронутых обратных сигналов нисходящей линии связи от SAN в формирование луча в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы. Устранения вкладов в формирование луча может включать в себя снижение применимых весовых коэффициентов луча до нуля или по существу до нуля; например, нулевой весовой коэффициент луча для отдельного SAN фактически прекращает передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи этим отдельным SAN. В некоторых альтернативных вариантах реализации сигнал 246 блокировки может быть передан в распределительную сеть вместо передачи сигнала 244 стабильности фазы или в дополнение к ней. Например, детектор 245 фазовой ошибки в SAN 165 может выдавать сигнал 246 блокировки в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы; формирователь луча может принимать сигнал 246 блокировки; и формирователь луча может при необходимости корректировать весовые коэффициенты формирования луча для эффективного прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи от SAN 165.

На фиг. 3 показана блок-схема части другой сетевой среды 300 наземного сегмента, имеющей иллюстративный узел 305 наземной сети (например, узел 170 наземной сети на фиг. 2), который обменивается данными с множеством SAN 165 и формирователем 172 луча, в соответствии с различными вариантами осуществления. Хотя это и не показано, узел 170 наземной сети может быть частью распределительной сети 175, которая обеспечивает связь с множеством SAN 165, или узел 170 наземной сети может обмениваться данными с SAN 165 посредством такой распределительной сети 175. Кроме того, несмотря на изображение формирователя 172 луча в виде отдельного компонента, он может быть реализован как часть узла 170 наземной сети. Сетевая среда 300 наземного сегмента может обеспечивать дополнительные варианты осуществления для выполнения функциональных возможностей, описанных выше со ссылкой на фиг. 1 и 2.

Согласно иллюстрации узел 170 наземной сети может включать в себя подсистему 320 слежения SAN и систему 310 связи. Подсистема 320 слежения SAN может включать в себя входной порт 321 SAN для приема от каждого из множества SAN 165 соответствующего сигнала 315 слежения SAN, который соответствует текущей стабильности фазы в контуре отслеживания SAN 165 между соответствующим опорным фазовым сигналом в SAN 165 и соответствующим сигналом контура обратной связи SAN 165. Например, как описано со ссылкой на фиг. 2, каждый SAN 165 может выдавать сигнал 244 стабильности фазы, указывающий на текущую стабильность фазы подсистемы 210 отслеживания фазы SAN 165; а каждый сигнал 315 слежения SAN может отвечать соответствующему сигналу 244 стабильности фазы. В альтернативном варианте осуществления сигналы 315 слежения SAN могут быть получены из одного или более сигналов 244 стабильности фазы (например, с использованием агрегированных данных от множества сигналов 244 стабильности фазы для обнаружения тенденций, аномалий и т. д.). Сигналы 315 слежения SAN могут быть приняты напрямую или посредством системы 310 связи.

Подсистема 320 слежения SAN может также включать в себя выходной порт 322 слежения для передачи сигнала 246 блокировки, связанного с по меньшей мере одним из SAN 165, в ответ на обнаружение демонстрации по меньшей мере одним SAN 165 недостаточности стабильности фазы в соответствии с сигналами слежения SAN в настоящее время. Сигнал 246 блокировки может генерировать подсистема 320 слежения SAN с использованием способов, описанных со ссылкой на детектор 245 фазовой ошибки, показанный на фиг. 2. Например, подсистема 320 слежения SAN может определять, что один или более из сигналов 315 слежения SAN для соответствующих контуров отслеживания фазы SAN 165 указывают состояние захвата, когда захвата в контурах нет, оцененное отклонение ошибки слежения в контуре, которое находится вне предварительно определенного уровня допуска, фазовую ошибку, которая находится за пределами предварительно определенного значения допуска, качество слежения в контуре, которое находится ниже предварительно определенного уровня допуска, и т. д. В некоторых вариантах осуществления один или более сигналов 315 слежения SAN могут включать в себя сигнал 246 блокировки, генерируемый детектором 245 фазовой ошибки соответствующего SAN 165 с обеспечением выполнения определения недостаточности стабильности фазы каждым SAN 165, а не узлом 170 наземной сети.

Варианты осуществления системы 310 связи включают в себя подсистему 330 прямой связи. Подсистема 330 прямой связи может включать в себя входной порт 332 отслеживания, соединенный с выходным портом 322 отслеживания для приема сигнала 246 блокировки. Подсистема 330 прямой связи может также включать в себя множество выходных портов 333 прямого сигнала, каждый из которых может передавать соответствующие прямые сигналы на соответствующие SAN 165. Как описано выше, прямые сигналы генерируются в соответствии с динамически вычисленными весовыми коэффициентами формирования луча (например, применяемыми формирователем 172 луча), а передача соответствующих прямых сигналов по меньшей мере одним SAN 165 блокируется в соответствии с сигналом 246 блокировки. В некоторых вариантах осуществления блокировка включает в себя использование подсистемы 330 прямой связи, сообщающей сигнал 246 блокировки затронутому (-ым) негативным воздействием сцинтилляции SAN 165, с обеспечением блокировки передачи соответствующих прямых сигналов от затронутого (-ых) негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 в соответствии с сигналом 165 блокировки. Например, каждый затронутый негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 получает сигнал 246 блокировки, а его схема 255 блокировки прекращает передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи. В других вариантах осуществления подсистема 330 прямой связи решает не отправлять прямые сигналы на затронутый негативным воздействием сцинтилляции SAN 165 в соответствии с сигналами 246 блокировки, таким образом фактически прекращая передачу сигналов затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN 165. В других вариантах осуществления в соответствии с сигналами 246 блокировки узел 170 наземной сети может управлять формирователем 172 луча для корректировки соответствующих весовых коэффициентов формирования луча для устранения вкладов в формирование луча сигналов, переданных затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN 165; таким образом фактически блокируя передачу соответствующих прямых сигналов затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN 165.

В некоторых вариантах осуществления узел 170 наземной сети может выполнять различные или дополнительные функции путем агрегирования информации о стабильности фазы от множества SAN 165. В соответствии с некоторыми такими вариантами осуществления подсистема 320 слежения SAN может использовать сигналы 315 отслеживания SAN для определения соответствующих величин недостаточности для SAN 165. Каждая величина недостаточности может быть абсолютной величиной, относительной величиной или любой подходящей мерой относительной стабильности фазы в одном SAN 165 по сравнению с величиной для некоторых или всех других SAN 165. Например, подсистема 320 слежения SAN может оценивать сигналы 315 слежения SAN для N узлов SAN 165 (N представляет собой положительное целое число больше двух и равное общему количеству SAN 165 или менее, осуществляющих обмен данными с узлом 170 наземной сети) для идентификации M из N узлов SAN в качестве имеющих самые высокие соответствующие величины недостаточности (M меньше N и представляет собой положительное целое число). Сигнал (-ы) 246 блокировки может (могут) быть сгенерированы для блокирования передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи с помощью идентифицированных M узлов SAN 165.

Хотя некоторые варианты осуществления на фиг. 2 и 3 описаны с акцентом на трафик прямой линии связи (например, прямые сигналы данных восходящей линии связи), в вариантах осуществления можно применять аналогичные способы в направлении обратной линии связи. Например, в некоторых архитектурах наземного формирования луча трафик обратной линии связи принимают как сигналы нисходящей линии связи от SAN 165. Принятый трафик обратной линии связи может быть синхронизирован и лучам присвоены весовые коэффициенты формирования луча для дальнейшего эффективного формирования луча принятых сигналов. В некоторых вариантах осуществления подсистема 250 преобразования сигналов SAN 165 (например, показанная на фиг. 2) может выполнять взаимную синхронизацию по фазе и/или времени принятых сигналов в зависимости от данных 216 корректировки фазы и/или данных 222 корректировки тактовой синхронизации. Взаимно синхронизированные сигналы могут быть переданы посредством распределительной сети 175 на формирователь 172 луча (например, на подсистему формирования обратных лучей формирователя 172 луча), который может применять весовые коэффициенты формирования обратного луча для воздействия в дальнейшем на формирование луча обратной линии связи. Кроме того, способы, подобные описанным для приведенных выше вариантов реализации прямой линии связи, можно использовать для блокирования вкладов сигналов трафика обратной линии связи при формировании луча в случае обнаружения недостаточности стабильности фазы. Например, блокировка может быть выполнена явно (например, с помощью подсистемы 250 преобразования сигналов отдельного SAN 165, не пропускающего принятые сигналы на формирователь 172 луча) и/или неявно (например, с помощью формирователя 172 луча, присваивая весовые коэффициенты сигналам таким образом, чтобы эффективно устранять их вклад в формирование луча после приема через распределительную сеть 175).

На фиг. 4 показана блок-схема иллюстративного способа 400 управления ошибкой синхронизации в спутниковой системе связи с формированием луча в соответствии с различными вариантами осуществления. Способ 400 работает в контексте спутниковой системы связи с формированием луча, имеющей множество SAN, которые передают прямые сигналы данных восходящей линии связи на спутник (например, геостационарный (GEO) спутник с прозрачным ретранслятором) в режиме взаимной синхронизации по фазе на основе отслеживания фазы. В этом контексте прямые сигналы данных восходящей линии связи генерируют в соответствии с динамически вычисляемыми весовыми коэффициентами формирования луча. Варианты осуществления способа 400 начинаются на этапе 404 путем контроля стабильности фазы контура отслеживания фазы для каждого SAN между соответствующим опорным фазовым сигналом SAN и соответствующим сигналом контура обратной связи, переданным SAN на спутник и принятым SAN от спутника.

Варианты осуществления продолжаются на этапе 408 путем обнаружения недостаточности стабильности фазы для по меньшей мере одного из множества SAN. Как описано выше, контроль на этапе 404 и обнаружение на этапе 408 можно осуществлять различными способами. В некоторых вариантах осуществления контроль на этапе 404 может включать в себя контроль состояния захвата в контуре отслеживания фазы, а обнаружение на этапе 408 может включать в себя обнаружение указания состоянием захвата на отсутствие захвата в контуре отслеживания фазы. В других вариантах осуществления контроль на этапе 404 может включать в себя оценку отклонения ошибки слежения в контуре контура отслеживания фазы, а обнаружение на этапе 408 может включать в себя обнаружение, что отклонение ошибки слежения в контуре отслеживания фазы находится за пределами предварительно определенного уровня допуска. В еще других вариантах осуществления контроль на этапе 404 может включать в себя контроль фазовой ошибки в контуре отслеживания фазы, а обнаружение на этапе 408 может включать в себя обнаружение выхода фазовой ошибки за пределы предварительно определенного уровня допуска. В других вариантах осуществления контроль на этапе 404 может включать в себя контроль качества слежения в контуре отслеживания фазы, а обнаружение на этапе 408 может включать в себя обнаружения, что качество слежения в контуре ниже предварительно определенного порогового значения.

Варианты осуществления продолжаются на этапе 412 путем блокировки передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи по меньшей мере одним SAN в ответ на обнаружение. Различные этапы способа 400 могут быть выполнены с использованием SAN и/или узлов наземной сети для реализации различных вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления каждый SAN отслеживает стабильность фазы на этапе 404, по меньшей мере один SAN обнаруживает недостаточность на этапе 408 в ответ на контроль и по меньшей мере один SAN самостоятельно выполняет процесс блокирования на этапе 412 путем прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи. В других вариантах осуществления каждый из SAN отслеживает стабильность фазы на этапе 404 и выдает данные контроля, узел наземной сети выполняет обнаружение на этапе 408 в ответ на получение данных контроля от SAN, а блокировка на этапе 412 включает в себя использование узла наземной сети, управляющего по меньшей мере одним затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN, для прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на прием данных контроля. В некоторых таких вариантах осуществления выходные данные контроля, полученные от SAN, могут включать в себя сигнал ошибки слежения, генерируемый SAN в ответ на обнаружение недостаточности собственной стабильности фазы, а блокировка на этапе 412 может включать в себя управление по меньшей мере одним затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN в соответствии с сигналом ошибки слежения. В некоторых альтернативных вариантах осуществления каждый из SAN отслеживает свою стабильность фазы на этапе 404, а обнаружение на этапе 408 выполняет либо SAN, либо узел наземной сети (например, на основании полученных данных контроля); однако блокировка на этапе 412 включает в себя управление наземным формирователем луча для корректировки весовых коэффициентов формирования луча для устранения вкладов в формирование луча сигналов, передаваемых по меньшей мере одним затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN. В еще других вариантах осуществления узел наземной сети может осуществлять контроль на этапе 404, например, путем получения сигнала стабильности фазы из соответствующих контуров отслеживания фазы в SAN. В таких вариантах осуществления блокировка на этапе 412 может включать в себя использование узла наземной сети, управляющего по меньшей мере одним затронутым негативным воздействием сцинтилляции SAN, для прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи и/или управления формирователем луча для корректировки весовых коэффициентов формирования луча для устранения вкладов в формирование луча сигналов, передаваемых по меньшей мере одним SAN.

В некоторых вариантах осуществления способ 400 выполняют на основе SAN–SAN, в то время как в других вариантах могут быть использованы агрегированные данные о стабильности фазы для выполнения способа 400 на сетевом уровне. Например, обнаружение на этапе 408 может предусматривать использование узла наземной сети, обнаруживающего соответствующую величину недостаточности стабильности фазы для каждого из N SAN и идентифицирующего M из N узлов SAN в качестве имеющих наибольшие соответствующие величины недостаточности. В таких случаях блокировка на этапе 412 может включать в себя использование узла наземной сети, управляющего прекращением передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи с помощью M идентифицированных SAN в ответ на обнаружение (например, явно путем управления схемами блокировки на этих SAN и/или неявно путем корректировки соответствующих весовых коэффициентов формирования луча).

Способы, описанные в настоящем документе, включают одно или более действий для осуществления описанного способа. Способ и/или действия можно менять местами друг с другом в пределах объема, определенного формулой изобретения. Иными словами, если не указан конкретный порядок действий, порядок и/или использование конкретных действий могут быть изменены без отступления от объема формулы изобретения.

Различные реализации способов и функций определенных компонентов системы, описанных выше, могут быть выполнены любыми подходящими средствами, способным выполнять соответствующие функции. Эти средства могут быть полностью или частично реализованы с помощью аппаратных средств. Таким образом, они могут включать в себя одну или более специализированных интегральных схем (ASIC), выполненных с возможностью выполнения подмножества применимых функций аппаратным способом. В альтернативном варианте осуществления функции могут быть выполнены одним или более другими процессорными блоками (или ядрами) на одной или более интегральных схемах (ИС). В других вариантах осуществления можно использовать другие типы интегральных схем (например, структурированные/платформенные ASIC, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) и другие полуспециализированные ИС), которые могут быть запрограммированы. Каждая из них также может быть полностью или частично выполнена с набором команд, реализованных на машиночитаемом носителе, сформатированном для выполнения одним или более общими или прикладными контроллерами.

Этапы способа или алгоритма или другие функциональные возможности, описанные в связи с настоящим описанием, могут быть реализованы непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном модуле, исполняемом процессором, или в их комбинации. Программный модуль может располагаться в материальном носителе информации любого типа. Некоторые примеры носителей информации, которые могут быть использованы, включают в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), флэш-память, память EPROM, память EEPROM, регистры, жесткий диск, съемный диск, компакт-диск и т.п. Носитель информации может быть соединен с процессором таким образом, что процессор может считывать информацию с носителя информации и записывать информацию на него. В альтернативном варианте осуществления носитель данных может быть встроен в процессор.

Программный модуль может быть одной инструкцией или множеством команд и может быть распределен по нескольким различным сегментам кода, между различными программами и между множеством носителей данных. Таким образом, компьютерный программный продукт может выполнять операции, представленные в настоящем документе. Например, такой компьютерный программный продукт может представлять собой машиночитаемый материальный носитель с инструкцией, реально хранящейся (и/или закодированной) на нем, причем команды исполняет один или более процессоров для выполнения операций, описанных в настоящем документе. Компьютерный программный продукт может включать в себя средства компоновки программ из готовых модулей. Программное обеспечение или инструкции также можно передавать по физической среде. Например, программное обеспечение может быть передано с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с помощью передающей среды, такой как коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, цифровая абонентская линия связи (DSL) или с помощью беспроводной технологии, такой как инфракрасная технология, технология радиосвязи или микроволновая технология.

Элементы, реализующие функции, могут также быть физически расположены в различных местоположениях, включая распределенное расположение таким образом, что части функций реализованы в различных физических местоположениях. При использовании в настоящем документе термин «или», применяемый в списке пунктов и предваряемый выражением «по меньшей мере один из», указывает на дизъюнктивный список, так что, например, список «по меньшей мере один из A, B или C» означает A или B или C или AB или AC или BC или ABC (т. е. A и B и C). Кроме того, термин «пример» не означает, что описанный пример является предпочтительным или лучше других примеров.

Изобретение относится к области спутниковой связи. Техническим результатом является уменьшение влияния сцинтилляции в спутниковых системах связи с географически распределенными узлами доступа. Некоторые варианты осуществления работают в контексте спутника с прозрачным ретранслятором, который освещает зоны покрытия пользователя и шлюза с помощью фиксированных узких лучей, формирование луча может быть использовано вместе со скоординированной, синхронизированной по фазе связью между распределенными узлами доступа для генерирования сигналов, которые когерентно объединяются посредством спутника. Сцинтилляция и/или другие неоднородности в атмосфере могут ухудшать фазовую синхронизацию в узлах доступа. Соответственно варианты осуществления могут контролировать эффективность отслеживания фазы в узлах доступа для обнаружения ошибки отслеживания фазы в по меньшей мере одном из узлов доступа. В ответ на обнаружение ошибки отслеживания фазы варианты осуществления могут блокировать передачу прямых сигналов данных восходящей линии связи, по меньшей мере, этим узлом доступа. 3 н. и 38 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Спутниковая система связи с формированием луча, содержащая:

спутниковый узел доступа (SAN), содержащий:

подсистему приемопередатчика для передачи сигнала контура обратной связи на спутник с прозрачным ретранслятором, приема ответного сигнала обратной связи от спутника и передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи на спутник;

подсистему отслеживания фазы, имеющую:

порт опорного фазового сигнала для приема опорного фазового сигнала;

порт контура обратной связи, соединенный с подсистемой приемопередатчика для приема сигнала контура обратной связи, полученного от спутника; и

порт контроля для вывода сигнала стабильности фазы, который указывает на текущую стабильность фазы в контуре слежения SAN между опорным фазовым сигналом, принятым на порту опорного фазового сигнала, и сигналом контура обратной связи, принятым на порту контура обратной связи; и

подсистему преобразования сигналов, соединенную с подсистемой приемопередатчика и подсистемой отслеживания фазы и имеющую:

входной порт прямых сигналов для приема прямых сигналов от наземной сети, причем прямые сигналы сгенерированы в соответствии с динамически вычисленными весовыми коэффициентами формирования луча; и

выходной порт прямых сигналов для передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в подсистему приемопередатчика, причем прямые сигналы данных восходящей линии связи, сгенерированные из прямых сигналов, подлежат передаче синхронизированными по фазе в соответствии с сигналом стабильности фазы с обеспечением блокировки передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы в сигнале стабильности фазы.

2. Система по п. 1, в которой

SAN дополнительно содержит детектор фазовой ошибки, соединенный с подсистемой отслеживания фазы для приема сигнала стабильности фазы, причем детектор фазовой ошибки имеет триггерный порт для вывода сигнала блокировки в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы; и

подсистема преобразования сигналов дополнительно содержит схему блокировки, соединенную с триггерным портом для автономного прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на сигнал блокировки.

3. Система по п. 1, в которой

сигнал стабильности фазы сгенерирован подсистемой отслеживания фазы в зависимости от состояния захвата в контуре отслеживания фазы; и

недостаточность стабильности фазы определена в ответ на состояние захвата, указывающее на отсутствие захвата в контуре отслеживания фазы.

4. Система по п. 1, в которой

сигнал стабильности фазы сгенерирован подсистемой отслеживания фазы в зависимости от оценки отклонения ошибки слежения в контуре контура отслеживания фазы; и

недостаточность стабильности фазы определена в ответ на отклонение ошибки слежения в контуре, выходящее за пределы предварительно определенного уровня допуска.

5. Система по п. 1, в которой

сигнал стабильности фазы сгенерирован подсистемой отслеживания фазы в зависимости от фазовой ошибки в контуре отслеживания фазы; и

недостаточность стабильности фазы определена в ответ на фазовую ошибку, выходящую за пределы предварительно определенного уровня допуска.

6. Система по п. 1, в которой

сигнал стабильности фазы сгенерирован подсистемой отслеживания фазы в зависимости от качества слежения в контуре отслеживания фазы; и

недостаточность стабильности фазы определена в ответ на то, что качество слежения в контуре находится ниже предварительно определенного порогового значения.

7. Система по п. 1, в которой

подсистема преобразования сигналов дополнительно содержит схему блокировки, соединенную с наземной сетью, для автономного прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на прием сигнала блокировки от наземной сети, причем сигнал блокировки сгенерирован наземной сетью в ответ на обнаружение недостаточности стабильности фазы наземной сетью.

8. Система по п. 1, в которой

прямые сигналы сгенерированы наземной сетью в соответствии с динамически вычисленными весовыми коэффициентами формирования луча для устранения вкладов в формирование луча прямых сигналов данных восходящей линии связи от SAN в ответ на обнаружение наземной сетью недостаточности стабильности фазы, что приводит к прекращению передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи узлом SAN.

9. Система по п. 1, в которой

SAN представляет собой один из множества географически распределенных SAN спутниковой системы связи с формированием луча; и

каждый SAN генерирует соответствующие прямые сигналы данных восходящей линии связи для синхронизированной по фазе передачи в соответствии с соответствующим сигналом отслеживания фазы с обеспечением передачи множества прямых сигналов данных восходящей линии связи в режиме взаимной фазовой синхронизации для когерентного объединения на спутнике.

10. Система по п. 1, в которой

подсистема отслеживания фазы дополнительно содержит схему фазовой автоподстройки (ФАП), имеющую входы ФАП для приема опорного фазового сигнала и сигнала контура обратной связи; и

недостаточность стабильности фазы определена при указании выходом ФАП на отклонение фазы за пределы допусков с течением времени.

11. Система по п. 1, в которой SAN дополнительно содержит:

генератор опорного фазового сигнала для генерирования опорного фазового сигнала из опорного фазового сигнала, переданного на спутник.

12. Система по п. 1, в которой SAN дополнительно содержит:

генератор опорного фазового сигнала для генерирования опорного фазового сигнала из сигнала синхронизации радиомаяка, принятого через подсистему приемопередатчика от спутника.

13. Система по п. 1, дополнительно содержащая:

наземную сеть, соединенную с возможностью связи с множеством SAN, при этом SAN представляет собой один из множества SAN.

14. Система по п. 1, дополнительно содержащая:

спутник с прозрачным ретранслятором, осуществляющий обмен данными с SAN.

15. Спутниковая система связи с формированием луча, содержащая:

узел наземной сети, содержащий:

подсистему слежения SAN, имеющую:

входной порт спутникового узла доступа (SAN) для приема от каждого из множества SAN соответствующего сигнала слежения SAN, который соответствует текущей стабильности фазы в контуре слежения SAN между соответствующим опорным фазовым сигналом в SAN и соответствующим сигналом контура обратной связи SAN; и

выходной порт слежения для передачи сигнала блокировки, связанного с по меньшей мере одним из множества SAN, в ответ на обнаружение указания по меньшей мере одним SAN на недостаточность стабильности фазы в соответствии с сигналами слежения SAN в текущий момент времени; и

подсистему прямой связи, имеющую:

входной порт слежения, соединенный с выходным портом слежения для приема сигнала блокировки; и

множество выходных портов прямых сигналов, каждый из которых предназначен для связи с соответствующим одним из множества соответствующих прямых сигналов SAN, генерируемых в соответствии с динамически вычисленными весовыми коэффициентами формирования луча и сигналом блокировки с обеспечением блокировки передачи соответствующих прямых сигналов по меньшей мере одним SAN в соответствии с сигналом блокировки.

16. Система по п. 15, в которой

каждый сигнал слежения SAN представляет собой сигнал стабильности фазы, генерируемый соответствующим SAN для указания текущей стабильности фазы SAN; и

сигнал блокировки сгенерирован в подсистеме слежения SAN в результате обнаружения для каждого SAN указания или неуказания узлом SAN на недостаточность стабильности фазы в соответствии с сигналом стабильности фазы, сгенерированным SAN.

17. Система по п. 15, в которой

сигнал слежения SAN для каждого SAN содержит сигнал блокировки, причем сигнал блокировки сгенерирован узлом SAN для непосредственного указания, демонстрирует ли SAN недостаточность стабильности фазы.

18. Система по п. 15, в которой

текущая стабильность фазы каждого SAN зависит от состояния захвата контура отслеживания фазы в SAN; и

по меньшей мере один SAN в текущий момент времени демонстрирует недостаточность стабильности фазы, когда состояние захвата указывает на отсутствие захвата в контуре отслеживания фазы.

19. Система по п. 15, в которой

текущая стабильность фазы каждого SAN зависит от оцененного отклонения ошибки слежения в контуре контура отслеживания фазы; и

по меньшей мере один SAN в текущий момент времени демонстрирует недостаточность стабильности фазы, когда отклонение ошибки слежения в контуре выходит за пределы предварительно определенного уровня допуска.

20. Система по п. 15, в которой

текущая стабильность фазы каждого SAN зависит от фазовой ошибки контура отслеживания фазы; и

по меньшей мере один SAN в текущий момент времени демонстрирует недостаточность стабильности фазы при выходе фазовой ошибки за пределы предварительно определенного уровня допуска.

21. Система по п. 15, в которой

текущая стабильность фазы каждого из SAN зависит от качества слежения в контуре отслеживания фазы; и

по меньшей мере один SAN в текущий момент времени демонстрирует недостаточность стабильности фазы, когда качество слежения в контуре становится ниже предварительно определенного порога.

22. Система по п. 15, дополнительно содержащая:

формирователь луча для динамического вычисления весовых коэффициентов формирования луча,

причем узел наземной сети находится в сообщении с формирователем луча, чтобы управлять формирователем луча для корректировки весовых коэффициентов формирования луча для устранения вкладов в формирование луча сигналов, передаваемых по меньшей мере одним SAN, в соответствии с сигналом блокировки с обеспечением блокировки передачи соответствующих прямых сигналов с помощью по меньшей мере одного SAN в соответствии с сигналом блокировки.

23. Система по п. 15, дополнительно содержащая:

подсистему прямой связи, которая дополнительно сообщает сигнал блокировки по меньшей мере одному SAN с обеспечением блокировки передачи соответствующих прямых сигналов с помощью по меньшей мере одного SAN в соответствии с сигналом блокировки.

24. Система по п. 15, дополнительно содержащая:

множество SAN, каждый из которых обменивается данными с подсистемой прямой связи для приема прямых сигналов, причем каждый SAN содержит подсистему приемопередатчика для передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи на спутник, при этом прямые сигналы данных восходящей линии связи, генерируемые из прямых сигналов, подлежат передаче множеством SAN в режиме взаимной фазовой синхронизации.

25. Способ управления ошибкой синхронизации в спутниковой системе связи с формированием луча, имеющей множество спутниковых узлов доступа (SAN), которые передают прямые сигналы данных восходящей линии связи на спутник в режиме взаимной фазовой синхронизации на основе сигнала контура отслеживания фазы каждого SAN, причем прямые сигналы данных восходящей линии связи сгенерированы в соответствии с динамически рассчитанными весовыми коэффициентами формирования луча, при этом способ включает:

контроль стабильности фазы контура отслеживания фазы для каждого SAN между соответствующим опорным фазовым сигналом SAN и соответствующим сигналом контура обратной связи, переданным SAN на спутник и принятым SAN от спутника;

обнаружение недостаточности стабильности фазы для по меньшей мере одного из множества SAN; и

блокировку передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи по меньшей мере одним SAN в ответ на обнаружение.

26. Способ по п. 25, в котором

каждый SAN передает прямые сигналы данных восходящей линии связи в режиме фазовой синхронизации в соответствии с выходом ФАП, расположенной в SAN и имеющей в качестве входов ФАП соответствующий опорный фазовый сигнал SAN и соответствующий сигнал контура обратной связи SAN, полученный узлом SAN от спутника;

контроль стабильности фазы включает в себя отслеживание выходного сигнала ФАП в пределах временного окна; и

обнаружение недостаточности стабильности фазы включает в себя обнаружение отклонения фазы за пределы допусков в пределах временного окна.

27. Способ по п. 25, в котором

контроль стабильности фазы включает в себя контроль состояния захвата в контуре отслеживания фазы; и

обнаружение недостаточности стабильности фазы включает в себя обнаружение указания состоянием захвата на отсутствие захвата в контуре отслеживания фазы.

28. Способ по п. 25, в котором

контроль стабильности фазы включает в себя оценку отклонения ошибки слежения в контуре контура отслеживания фазы; и

обнаружение недостаточности стабильности фазы включает в себя обнаружение, что отклонение ошибки слежения находится за пределами предварительно определенного уровня допуска.

29. Способ по п. 25, в котором

контроль стабильности фазы включает в себя контроль фазовой ошибки в контуре отслеживания фазы; и

обнаружение недостаточности стабильности фазы включает в себя обнаружение выхода фазовой ошибки за пределы предварительно определенного уровня допуска.

30. Способ по п. 25, в котором

контроль стабильности фазы включает в себя контроль качества слежения в контуре контура отслеживания фазы; и

обнаружение недостаточности стабильности фазы включает в себя обнаружение, что отклонение качества слежения находится ниже предварительно определенного порога.

31. Способ по п. 25, в котором

обнаружение представляет собой обнаружение с помощью узла наземной сети соответствующей величины недостаточности для каждого из N SAN и идентификацию M SAN, имеющих наибольшие соответствующие величины недостаточности, при этом N и M представляют собой положительные целые числа, а M меньше N; и

блокировка включает в себя управление M SAN с помощью узла наземной сети для прекращения передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на обнаружение.

32. Способ по п. 25, в котором

контроль представляет собой контроль стабильности фазы каждым SAN;

обнаружение представляет собой обнаружение по меньшей мере одним SAN недостаточности стабильности фазы в ответ на контроль, осуществляемый по меньшей мере одним SAN; и

блокировка включает в себя автономное прекращение по меньшей мере одним SAN передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на обнаружение.

33. Способ по п. 25, в котором

контроль включает в себя выдачу каждым SAN соответствующих данных контроля, указывающих на стабильность фазы;

обнаружение включает в себя прием соответствующих данных контроля узлом наземной сети от по меньшей мере одного SAN; и

блокировка включает в себя управление с помощью узла наземной сети по меньшей мере одним SAN для прекращения передачи им прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на прием узлом наземной сети.

34. Способ по п. 25, в котором

контроль представляет собой контроль стабильности фазы каждым SAN;

обнаружение представляет собой обнаружение по меньшей мере одним SAN недостаточности стабильности фазы в ответ на контроль, осуществляемый по меньшей мере одним SAN, генерирование по меньшей мере одним SAN сигнала ошибки слежения в ответ на обнаружение, указывающее на недостаточность стабильности фазы для SAN; и

блокировка включает в себя прием сигнала ошибки слежения узлом наземной сети и управление посредством узла наземной сети по меньшей мере одним SAN для прекращения передачи им прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на прием.

35. Способ по п. 25, в котором

контроль включает в себя выдачу каждым SAN соответствующих данных контроля, указывающих на стабильность фазы;

обнаружение включает в себя прием соответствующих данных контроля узлом наземной сети от по меньшей мере одного SAN;

весовые коэффициенты формирования луча динамически вычислены с помощью наземного формирователя луча, который обменивается данными с узлом наземной сети; и

блокировка включает в себя управление наземным формирователем луча для корректировки весовых коэффициентов формирования луча для устранения вкладов в формирование луча сигналов, передаваемых по меньшей мере одним SAN.

36. Способ по п. 25, в котором

контроль осуществлен с помощью узла наземной сети, который обменивается данными с множеством SAN; и

блокировка включает в себя управление с помощью узла наземной сети по меньшей мере одним SAN для прекращения передачи им прямых сигналов данных восходящей линии связи в ответ на данные контроля узла наземной сети.

37. Способ по п. 25, в котором

контроль осуществлен с помощью узла наземной сети, который обменивается данными с множеством SAN;

весовые коэффициенты формирования луча динамически вычислены с помощью наземного формирователя луча, который обменивается данными с узлом наземной сети; и

блокировка включает в себя управление наземным формирователем луча для корректировки весовых коэффициентов формирования луча для устранения вкладов в формирование луча сигналов, передаваемых по меньшей мере одним SAN.

38. Способ по п. 25, дополнительно включающий:

обнаружение после блокировки возврата к достаточности стабильности фазы для по меньшей мере одного из множества SAN в соответствии с данными контроля; и

разблокировку передачи прямых сигналов данных восходящей линии связи по меньшей мере одним SAN в ответ на обнаружение возврата к достаточности стабильности фазы.

39. Способ по п. 25, в котором соответствующий опорный фазовый сигнал каждого SAN сформирован из опорного фазового сигнала SAN, переданного на спутник.

40. Способ по п. 25, в котором соответствующий опорный фазовый сигнал каждого SAN сформирован из сигнала синхронизации радиомаяка, принятого каждым SAN от спутника.

41. Способ по п. 25, в котором

множество SAN содержит ведущий по фазе SAN; и

соответствующий опорный фазовый сигнал каждого из подмножества SAN сформирован из сигнала синхронизации, принятого каждым из подмножества SAN от ведущего по фазе SAN.